荷载与结构设计方法3.pptx

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1、土的侧压力土的侧压力第1页/共58页土的侧压力土的侧压力第2页/共58页土的侧压力土的侧压力第3页/共58页土的侧压力土的侧压力第4页/共58页土的侧压力土的侧压力试验研究表明：在相同条件下，主动土压力Ea小于静止土压力E0，而静止土压力E0又小于被动土压力Ep，即 EaE0 Ep，而且产生被动土压力所需的位移量 p大大超过产生主动土压力所需的位移量 a。第5页/共58页土的侧压力土的侧压力第6页/共58页土的侧压力土的侧压力第7页/共58页土的侧压力土的侧压力第8页/共58页土的侧压力土的侧压力第9页/共58页土的侧压力土的侧压力第10页/共58页土的侧压力土的侧压力第11页/共58页土的侧

2、压力土的侧压力第12页/共58页土的侧压力土的侧压力第13页/共58页土的侧压力第14页/共58页土的侧压力第15页/共58页土的侧压力第16页/共58页土的侧压力第17页/共58页土的侧压力第18页/共58页土的侧压力第19页/共58页水压力和流水压力水压力和流水压力第20页/共58页水压力和流水压力水压力和流水压力第21页/共58页水压力和流水压力水压力和流水压力静水压力静水压力 静水压力是指静止液体对其接触面产生的压力，在建造水闸、堤坝、桥墩、静水压力是指静止液体对其接触面产生的压力，在建造水闸、堤坝、桥墩、围堰和码头等工程时，必须考虑水在结构物表面产生的静水压力。围堰和码头等工程时，必

3、须考虑水在结构物表面产生的静水压力。静水压强具有两个特征：一是静水压强指向作用面内部并垂直于作用面；静水压强具有两个特征：一是静水压强指向作用面内部并垂直于作用面；二是静止液体中任一点处各方向的静水压强都相等，与作用面的方位无关。二是静止液体中任一点处各方向的静水压强都相等，与作用面的方位无关。静止液体任意点的压强由两部分组成：一部分是液体表面压强，另一部分静止液体任意点的压强由两部分组成：一部分是液体表面压强，另一部分是液体内部压强，在重力作用下，静止液体中任一点的静水压强是液体内部压强，在重力作用下，静止液体中任一点的静水压强p等于液面压等于液面压强强 加上该点在液面以下深度加上该点在液面

4、以下深度h与液体重度与液体重度 的乘积，即任意点静水压强可用静止的乘积，即任意点静水压强可用静止液体的基本方程表示：液体的基本方程表示：说明，静止液体某点的压强说明，静止液体某点的压强p与该点在液面以下的深度成正比。与该点在液面以下的深度成正比。第22页/共58页水压力和流水压力水压力和流水压力第23页/共58页水压力和流水压力水压力和流水压力流体流动特征流体流动特征 在某等速平面流场中，如图在某等速平面流场中，如图1一组流线互相平行的水平线，若在流场中放置一个固定一组流线互相平行的水平线，若在流场中放置一个固定的圆柱体，则流线在接近圆柱体时流动受阻，流速减小，压强增大。在到达圆柱体表面的圆柱

5、体，则流线在接近圆柱体时流动受阻，流速减小，压强增大。在到达圆柱体表面时，该流线流速为零，压强达到最大；随后从时，该流线流速为零，压强达到最大；随后从a点开始形成边界层内流动，即继续流来的点开始形成边界层内流动，即继续流来的流体质点在流体质点在a点较高压强作用下，改变原来流动方向沿圆柱面两侧向前流动；在圆柱面点较高压强作用下，改变原来流动方向沿圆柱面两侧向前流动；在圆柱面a点到点点到点b区间，柱面弯曲导致该区段流线密集，边界层内流动处于加速减压状态。过区间，柱面弯曲导致该区段流线密集，边界层内流动处于加速减压状态。过b点点后流线扩散，边界层内流动呈现相反势态，处于减速加压状态。过后流线扩散，边

6、界层内流动呈现相反势态，处于减速加压状态。过c点后继续流来的流体点后继续流来的流体质点脱离边界向前流动，出现边界层分离现象。边界层分离后，质点脱离边界向前流动，出现边界层分离现象。边界层分离后，c点下游水压较低，必有点下游水压较低，必有新的流体反向回流，出现漩涡区，如图新的流体反向回流，出现漩涡区，如图2所示。所示。(a)截面突变截面突变 (b)遭遇桥墩遭遇桥墩图图1 边界层分离边界层分离 图图2 漩涡区的产生漩涡区的产生第24页/共58页水压力和流水压力水压力和流水压力第25页/共58页水压力和流水压力水压力和流水压力第26页/共58页波浪的破坏力波浪的破坏力-海啸海啸第27页/共58页波浪

7、的破坏力波浪的破坏力-海啸海啸第28页/共58页波浪荷载波浪荷载第29页/共58页波浪荷载第30页/共58页波浪荷载第31页/共58页波浪荷载第32页/共58页波浪荷载第33页/共58页波浪荷载第34页/共58页波浪荷载第35页/共58页波浪荷载第36页/共58页波浪荷载波浪荷载第37页/共58页波浪三要素波浪三要素第38页/共58页水面波的分类水面波的分类第39页/共58页波浪的利用波浪的利用-TLD第40页/共58页冻胀力冻胀力第41页/共58页冻胀力冻胀力第42页/共58页 冰夹层、冰透镜层（聚冰现象）冰夹层、冰透镜层（聚冰现象）冰夹层、冰透镜层冰夹层、冰透镜层(聚冰现象聚冰现象)冻层膨

8、胀冻层膨胀 冻结峰面冻结峰面 （水分迁移）（水分迁移）水分水分 土的冻胀原理土的冻胀原理冻胀力第43页/共58页 H 五、冻胀力的分类五、冻胀力的分类切向冻胀力切向冻胀力 作用于结构物基础侧面使基础产生向上拔力作用于结构物基础侧面使基础产生向上拔力法向冻胀力法向冻胀力 nono垂直于基底冰结面和基础底面垂直于基底冰结面和基础底面水平冻胀力水平冻胀力 hoho垂直于基础或结构物侧表面垂直于基础或结构物侧表面水平冻胀力水平冻胀力 ho法向冻胀力法向冻胀力 no切向冻胀力切向冻胀力 冻胀力第44页/共58页六、冻胀力的计算六、冻胀力的计算1 1、切向冻胀力切向冻胀力 -按按单位切向冻胀力单位切向冻胀

9、力取值取值 单位切向冻胀力：单位切向冻胀力：平均单位切向冻胀力平均单位切向冻胀力 （k kp pa a）相对平均单位冻胀力相对平均单位冻胀力T Tk k(kN/m)(kN/m)一般按平均单位切向力计算（按一般按平均单位切向力计算（按建筑桩基技术规范建筑桩基技术规范JGJ94-JGJ94-9494）与基础接触的冻深（与基础接触的冻深（m m）总的切向冻胀力总的切向冻胀力 T T=U U H H 与冻土接触的基础周长（与冻土接触的基础周长（m m）冻胀力第45页/共58页2 2、法向冻胀力法向冻胀力 nono-影响因素复杂，随诸因素变化而变化影响因素复杂，随诸因素变化而变化 影响因素：冻土的各种特

10、性；影响因素：冻土的各种特性；冻土层底下未冻土的压缩性；冻土层底下未冻土的压缩性；作用于冻土层上的外部压力；作用于冻土层上的外部压力；结构物抗变形能力等结构物抗变形能力等日本：日本：nono=E E =E=E h/H h/H h h冻胀量；冻胀量；H H冻结深度；冻结深度；E E冻土弹性模量冻土弹性模量 冻胀力第46页/共58页3 3、水平冻胀力水平冻胀力 hoho -没有确定的计算公式，按基于现场或室内测试给出的经验值没有确定的计算公式，按基于现场或室内测试给出的经验值 细粒土的最大冻胀力：细粒土的最大冻胀力：100100 150kpa150kpa 粗粒土的最大冻胀力：粗粒土的最大冻胀力：5

11、050 100kpa100kpa冻胀力第47页/共58页冰冰 压压 力力 一、冰压力的概念一、冰压力的概念 位位于于冰冰凌凌河河流流和和水水库库中中的的结结构构物物（如如桥桥墩墩等等），由由于于冰冰层层的的作作用用对对结构产生的压力结构产生的压力二、冰压力的计算二、冰压力的计算 对具有竖向前棱的桥墩，冰压力可按下述规定取用：对具有竖向前棱的桥墩，冰压力可按下述规定取用：冰对桩或墩产生的冰压力标准值冰对桩或墩产生的冰压力标准值第48页/共58页注注(1)(1)列表冰温系数可线性内插；列表冰温系数可线性内插；(2)(2)对对海冰，冰温取结冰期最低冰温海冰，冰温取结冰期最低冰温；对；对河冰河冰,取解

12、冻期最低冰温取解冻期最低冰温。冰压力的合力作用于计算结冰水位以下冰压力的合力作用于计算结冰水位以下0.30.3倍冰厚处。倍冰厚处。冰 压 力 第49页/共58页撞撞 击击 力力 位于通航河流或有漂流物的河流中的桥梁墩台位于通航河流或有漂流物的河流中的桥梁墩台,设计时应考虑船舶或漂流物设计时应考虑船舶或漂流物的撞击作用的撞击作用 撞击作用标准值取用或计算撞击作用标准值取用或计算 当缺乏实际调查资料时，内河上船舶撞击作用标准值可按下表采用；当缺乏实际调查资料时，内河上船舶撞击作用标准值可按下表采用；四、五、六、七级航道内的钢筋混凝土桩墩，顺桥向撞击作用标准值可按四、五、六、七级航道内的钢筋混凝土桩

13、墩，顺桥向撞击作用标准值可按下表所列数值的下表所列数值的50%50%考虑。考虑。第50页/共58页 当缺乏实际调查资料时，海轮撞击作用标准值可按下表采用。当缺乏实际调查资料时，海轮撞击作用标准值可按下表采用。可能遭受大型船舶撞击作用的桥墩，应根据桥墩的自身抗撞击能力、桥墩可能遭受大型船舶撞击作用的桥墩，应根据桥墩的自身抗撞击能力、桥墩的位置和外形、流水流速、水位变化、通航船舶类型和碰撞速度等因素做的位置和外形、流水流速、水位变化、通航船舶类型和碰撞速度等因素做桥桥墩设施的设计墩设施的设计。当设有与墩台分开的。当设有与墩台分开的防撞击的防护结构防撞击的防护结构时，桥墩可不计船舶时，桥墩可不计船舶

14、的撞击作用。的撞击作用。漂流物横桥向撞击力标准值漂流物横桥向撞击力标准值 撞撞 击击 力力第51页/共58页 撞击作用点撞击作用点 内河船舶的撞击作用点，假定为内河船舶的撞击作用点，假定为计算通航水位线计算通航水位线以上以上2m2m的桥墩宽度或长度的桥墩宽度或长度的中点。的中点。海轮船舶撞击作用点需视实际情况而定。海轮船舶撞击作用点需视实际情况而定。漂流物的撞击作用点假定在漂流物的撞击作用点假定在计算通航水位线计算通航水位线上桥墩宽度的中点上桥墩宽度的中点 桥梁结构必要时可考虑汽车的撞击作用桥梁结构必要时可考虑汽车的撞击作用 汽车撞击力标准值在车辆行使方向取汽车撞击力标准值在车辆行使方向取10

15、00kN1000kN，在车辆垂直方向取，在车辆垂直方向取500kN500kN，两个方向的撞击力不同时考虑，撞击力作用于行车道以上两个方向的撞击力不同时考虑，撞击力作用于行车道以上1.2m1.2m处，直接分处，直接分布于撞击涉及的构件上。布于撞击涉及的构件上。对于设有防撞设施的结构构件，可视防撞设施的防撞能力，对汽车撞击力对于设有防撞设施的结构构件，可视防撞设施的防撞能力，对汽车撞击力标准值予以折减，但折减后汽车撞击力标准值不应低于上述规定取值的标准值予以折减，但折减后汽车撞击力标准值不应低于上述规定取值的1/61/6。撞撞 击击 力力第52页/共58页第53页/共58页 在河道分级指标表中满足

16、（在河道分级指标表中满足（1 1）和（）和（2 2）项或（）项或（1 1）和（）和（3 3）项者，可）项者，可划分为相应等级；不满足上述条件，但满足（划分为相应等级；不满足上述条件，但满足（4 4）、（）、（5 5）、（）、（6 6）项之一，）项之一，且（且（1 1）、（）、（2 2）或（）或（1 1）、（）、（3 3）项不低于下一个等级指标者，可划为相）项不低于下一个等级指标者，可划为相应等级。应等级。撞撞 击击 力力第54页/共58页课后小节与思考课后小节与思考3.2 极限状态u课程提要课程提要土的侧压力土的侧压力水压力和流水压力水压力和流水压力 波浪荷载波浪荷载 冻胀力冻胀力 冰压力冰压

17、力 撞击力撞击力u思考思考土压力有哪几种，各种土压力的大小及分布的主要影响因素是什么，如何土压力有哪几种，各种土压力的大小及分布的主要影响因素是什么，如何计算？计算？水中构筑物为什么设计成流线型？水中构筑物为什么设计成流线型？在冰压力计算时如何考虑结构物形状的影响？在冰压力计算时如何考虑结构物形状的影响？第55页/共58页课后作业课后作业3.2 极限状态u课程作业课程作业P61页思考题与习题：页思考题与习题：1、2、4、5、7、8、9 请按时完成，作业须在一周内上交，逾期不受理，请按时完成，作业须在一周内上交，逾期不受理，每次作业计平时成绩每次作业计平时成绩5分！分！第56页/共58页丁以兵20232023年年3 3月月2121日日谢谢 谢谢 大大 家家 !工程结构荷载与设计方法（侧压力）第57页/共58页感谢您的观看。第58页/共58页